JP2008067150A - 端末装置、基地局、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末装置から基地局に対してデータを伝送するために使用する周波数ユニットを選択するために要する時間を短縮する。
【解決手段】複数種類の周波数ユニットを順次用いて基地局（１００）に所定の上り信号を送信する周波数ユニット変動伝送モードと、上記基地局（１００）が受信した上記所定の上り信号の信号品質である基地局側信号品質に基づいて選択された上記複数種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記基地局（１００）と通信を行う周波数ユニット固定伝送モードと、により通信を行うようにした。
【選択図】 図７

Description

本発明は基地局と端末装置とが通信を行う無線通信システムに関するものであり、特に複数の周波数帯域を用いて基地局と端末装置とが通信を行うための無線通信方法、端末装置、基地局および無線通信システムに関するものである。

従来の複数の周波数ユニットを用いるシステムにおいて、上り（端末装置から基地局への方向）のパイロット信号の送信に用いる周波数ユニットの各端末への割り当て（パイロット伝送方式）は、例えば非特許文献１に掲載されているように、１つの端末に全周波数ユニットを割当てる方法や、１つの端末に所定の周波数ユニットを割当てて、その割当てる周波数ユニットをランダムあるいは所定のパターンで変更する方法、あるいは１つの端末に所定の周波数ユニットを固定して割当てる方法などが用いられている。

3G TR25.814V7.0.0 Sec.9.1.1.2.2 Uplink reference-signal structure（http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25814.htm）

従来のパイロット伝送方式は、以下のような問題点があった。
端末に全周波数ユニットを割り当てて伝送する場合は、他の端末がそのタイミングでは周波数ユニットを用いることができないことにより、上りリンク（端末から基地局の無線回線）の無線リソースの無駄遣いや、基地局が他の端末のパイロットが伝送できないことによる、他の端末のタイミングジッタや同期はずれを招いてしまう。また、端末に所定の周波数ユニットを割り当ててそれをランダムに変更したり、所定のパターンで変更したりして伝送する場合は、周波数選択性フェージングによる無線伝送路変動により、基地局における受信品質が時々刻々と変動するため、端末と基地局間において良好な通信状況を維持できない状態を招いてしまう。更に所定の周波数ユニットを固定に割り当てて伝送する場合は、特に端末が低速移動時には上記の問題が長時間継続するという状況を招いていた。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、上りリンクの無線リソースの無駄遣いを招かず、他の端末もパイロットを伝送可能で、端末と基地局において良好な通信状況を維持することによるスループットの向上を目的とする。

この発明に係る端末装置は、基地局との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な端末装置であって、上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記基地局に所定の上り信号を送信する周波数ユニット変動伝送モードと、上記基地局が受信した上記所定の上り信号の信号品質である基地局側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記基地局と通信を行う周波数ユニット固定伝送モードと、により通信を行うように構成されたものである。

この発明によれば、基地局と端末とは周波数ユニットを順次使用して所定の信号を伝送し、基地局は端末に適した周波数ユニットを選択し割当てるようにしているので、端末と良好な通信状態を維持することが可能であり、スループットが向上するという効果がある。

実施の形態１．
実施の形態１を図１〜図７を用いて説明する。
図１はこの実施の形態に係る無線通信システムの構成図、図２はこの実施の形態に係る基地局の構成図、図３はこの実施の形態に係る端末装置（端末）の構成図、図４はこの実施の形態に係る周波数ユニットを説明する図、図５はこの実施の形態に係る周波数ユニットの構成を示す図、図６はこの実施の形態における状態遷移図、図７はこの実施の形態に係る上りリンク伝送を説明する図である。

構成を説明する。
図１において１００は基地局、２００ａ〜２００ｎはこの基地局と相互に通信を行う端末装置（端末）Ａ〜Ｎである。基地局１００から端末２００に対して送信する方向を「下り」、端末２００から基地局１００に対して送信する方向を「上り」と呼ぶ。

図２の基地局１００の構成図において、１は各端末２００が使用可能な周波数ユニットを決定し、上りリンク割当て情報として出力するスケジューラ、２は端末２００に送信するトラヒックや上記上りリンク割り当て情報を多重化する多重部、３は端末２００に送信する信号に付加するパイロット信号を生成するパイロット信号処理部、４は後述の判定部１０の出力と上記多重部２の出力およびパイロット信号処理部３の出力とから所定の送信用フォーマットを生成するフォーマット部、５はこのフォーマット部４の出力をＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調するＯＦＤＭ変調部、６は各端末２００からＦＤＭＡ（周波分割多元接続）方式で送信される信号を復調するＦＤＭＡ復調部、７はこのＦＤＭＡ復調部６の出力に含まれる上りトラヒック信号、上りパイロット信号（上りＰＩＬＯＴ）を分離するデフォーマット部、８はこのデフォーマット部出力の１つである上りパイロット信号からこの信号を送信した端末２００との間のチャネルの品質を推定するチャネル品質推定部、９は上記デフォーマット部７出力の上りトラヒック信号から上りトラヒックの復号を行う信号抽出部、１０は信号抽出部９の出力を用いて各端末２００からの信号を正しく受信できたか否かの判定を行い、判定結果を出力する判定部である。

上記上りトラヒック信号には上りトラヒックの他に、この信号のトランスポートフォーマット（変調方式、符号化レート、送信の１単位であるトランスポートブロックサイズ、伝送レートなど）を示すＴＦ信号や再送制御に用いられるＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）信号などの制御信号も含まれる。

図３の端末２００の構成図において、２１は基地局１００からＯＦＤＭ変調されて送信された信号をＯＦＤＭ復調するＯＦＤＭ復調部、２２はこのＯＦＤＭ復調部２１出力から各種信号を分離するデフォーマット部、２３は上記デフォーマット部２２出力の１つである下りトラヒックを処理する下りトラヒック処理部、２４は上記基地局１００に送信する上りトラヒックと、上りトラヒックを上記基地局１００に送信する送信するための制御信号から上りトラヒック信号を生成する上り信号生成部、２５は上記上り信号生成部２４出力を所定の送信用フォーマットに生成し、送信モードを制御して所定の信号を基地局１００に送信するフォーマット／伝送モード制御部であり、このフォーマット／伝送モード制御部２５の出力は例えば各端末２００が周波数分割でデータを送信するＦＤＭＡ（周波分割多元接続）方式によって、図示しないアンテナを介して基地局１００に対して送信される。

上記制御信号には、トランスポートフォーマット（変調方式、符号化レート、送信の１単位であるトランスポートブロックサイズ、伝送レートなど）や再送制御に用いられるＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）信号等が含まれる。

次に動作を説明するが、まず動作の概要を図４〜図７を用いて説明する。
この実施の形態において、端末２００が基地局１００に対して信号を送信する際には、図４に示したように４．５ＭＨｚの帯域を７５０ｋＨｚずつ６個の周波数帯域に分割し、０．５ｍｓの１伝送周期（１ＴＴＩ＝１Transmission Timing Interval）を単位として必要な周波数帯域を用いて通信を行う。このような１ＴＴＩの長さの１周波数帯域（７５０ｋＨｚ）を周波数ユニットと呼び、図４においては、Ｆｕｎｉｔ１〜Ｆｕｎｉｔ６と示している。

１つの周波数ユニットはさらに詳しくは図５のように構成され、それぞれ１５kＨzの帯域を持つサブキャリア５０個からなっている。図中Ｔ１〜Ｔ３００およびＰ１〜Ｐ１００は所定のシンボル数からなり、それぞれ所定の情報の伝送に利用される。

図６はこの実施の形態における通信システムの状態遷移を示す図であり、この通信システムは、端末２００から基地局１００に送信される上りパイロット信号（上りＰＩＬＯＴ）の送信状態により決定される２つの伝送モード、「伝送モード１」と「伝送モード２」を持つ。「伝送モード１」は端末２００から基地局１００への伝送に使用する周波数ユニットを決定するため、周波数ユニットを変動させるモード、「伝送モード２」は伝送モード１で決定された固定された周波数ユニットを用いてトラヒックを伝送するモードという性格を有する。

図７において、最初の伝送モード１は伝送モード１（１）、２回目の伝送モード１は伝送モード１（２）と示し、同様に伝送モード２についても伝送モード２（１）、伝送モード２（２）と示した。図７に示すように、基地局１００と端末２００が通信を開始する際は伝送モード１（伝送モード１（１））をとり、各端末２００は基地局１００に対して上りパイロット信号を周波数ユニットを１〜６まで順次切替えながら送信する。この周波数ユニット１〜６は図４に示したＦｕｎｉｔ１〜６である。図７の例では各周波数ユニットの伝送間隔は２ＴＴＩであって、その内１ＴＴＩが伝送時間、残り１ＴＴＩが無伝送時間としているが、この配分はこれに限らない。

この伝送モード１の間に、基地局１００は各端末２００からの各周波数ユニットにより送信されるパイロット信号の受信品質により伝送モード２（伝送モード２（１））で用いる周波数ユニットを決定し、モード切替えの指示と伝送モード２で用いる周波数ユニットの番号とを各端末２００に通知する。図７はある１台の端末に関する図であるが、この端末には伝送モード２で用いる周波数ユニットの番号として４が通知される。この通知は図示していない。

伝送モード２（１）では、この端末は基地局１００から通知された周波数ユニット（Ｆｕｎｉｔ４）を使用してパイロット信号を基地局１００に対して送信するとともに、パイロット以外の信号（トラヒック等）も同じ種類の周波数ユニット（Ｆｕｎｉｔ４）で送信する。この例ではパイロット信号の送信間隔は３ＴＴＩであって、その内１ＴＴＩが伝送時間、残り２ＴＴＩが無伝送時間としているが、この配分はこれに限られない。

伝送モード２（１）において、基地局１００は各端末２００から上りトラヒック信号を受信し、正確に受信できた場合はＡＣＫ、正確に受信できなかった場合はＮＡＣＫをそれぞれの端末２００に送信する。それぞれの端末２００では基地局１００から送信されるＮＡＣＫが所定回数（ＮＡＣＫ上限数）に達したら伝送モード１（伝送モード１（２））に切替え、再度周波数ユニットを順次切替えながら送信を行う。この場合、図７のように直前の伝送モード２（１）で周波数ユニット４を使用していたら、上りパイロット信号の送信は周波数ユニット５から順に切替える。また上りトラヒック信号は使用する周波数ユニットを変更せずに直前と同じ周波数ユニット４で送信する。

伝送モード１（２）においても伝送モード１（１）と同様に、基地局１００は各端末２００からの各周波数ユニットにより送信されるパイロット信号の受信品質により伝送モード２（伝送モード２（２））でそれぞれの端末２００が用いる周波数ユニットを決定し、モード切替えの指示と伝送モード２（２）で用いる周波数ユニットの番号（図７では２）とを端末２００に通知する。この指示と通知は図示していない。

次に各構成要素の動作を、図７に示した伝送モードの遷移に従って説明する。

１．伝送モード１（１）
基地局１００に対して端末２００が伝送を開始した直後は、端末２００は図３中の上りトラヒックは伝送せず、上りパイロット信号（上りＰＩＬＯＴ）のみをフォーマット／伝送モード制御部２５に入力する。フォーマット／伝送モード制御部２５はパイロット信号を例えば図５の上りフォーマットに組み立てる。この場合、Ｔ１〜Ｔ３００は空とし、Ｐ１〜Ｐ１００にパイロット信号を配置する。ＯＦＤＭ復調部２１、デフォーマット部２２、上り信号生成部２４の出力は所定のデフォルト値である。

次いでフォーマット／伝送モード制御部２５は図７の伝送モード１（１）のように、周波数ユニット１〜６を用いて順次上りパイロットを送信し、全周波数ユニットによる送信が完了するまで送信する。フォーマット／伝送モード制御部２５の出力は図示しないＲＦ（無線周波数）信号への変換手段やアンテナを通して基地局１００に向けて送信される。

基地局１００は各端末２００から図５のフォーマットで送信されるパイロット信号を受信する。この実施の形態では各端末２００からはＦＤＭＡ方式で信号が伝送されるので、まず基地局１００は受信した信号をＦＤＭＡ復調部６で復調する。ＦＤＭＡ復調部６の出力はデフォーマット部７に入力され、デフォーマット部７は、上りパイロット信号（上りＰＩＬＯＴ）を分離する。

チャネル品質推定部８では、図４の周波数ユニット１〜６（Ｆｕｎｉｔ１〜Ｆｕｎｉｔ６）でのこの上りパイロット信号の例えばＳ／Ｎ（信号対雑音比）を求める。Ｓ／Ｎの算出法としては、１つの周波数ユニットＦｕｎｉｔ毎にその長さである1ＴＴＩ（０．５ｍｓ）内での上りパイロット信号の振幅の平均値をＳ、振幅の標準偏差をＮとしてその比を取る。この場合のＳ／Ｎは上りパイロット信号の振幅の安定性を意味する。

スケジューラ１はチャネル品質測定部８からチャネル品質推定結果を受信すると、各周波数ユニットに対して最適な端末２００を抽出する。ここでは単純化のために端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃの３台と通信しているものとし、チャネル品質推定結果が図８のようになったとする。図８のように、周波数ユニット１に対して最適なのはＳ／Ｎが６０ｄＢである端末Ｂ、周波数ユニット２に対してはＳ／Ｎが７０ｄＢである端末Ｃというように、図８の枠内下部に示したように、周波数ユニット１〜６に対して最適な端末が抽出される。

図８の場合、端末Ｂが最適として抽出された周波数ユニットが周波数ユニット１、５、６の３個、端末Ｃが最適として抽出された周波数ユニットが周波数ユニット２、３の２個あるので、端末Ｂ、Ｃに割当てる周波数ユニットを選択する必要がある。端末Ｂに対しては、周波数ユニット１、５、６のなかでＳ／Ｎが最も良かった周波数ユニット５を最優先とし、次いで周波数ユニット１、６の順とする。同様に端末Ｃに対しても周波数ユニット２、３の順に優先順位をつける。
ここでは、各端末に対して１個ずつの周波数ユニットを割当てるものとして、端末Ａには周波数ユニット４、端末Ｂに対しては周波数ユニット５、端末Ｃに対しては周波数ユニット２を割当てる。スケジューラ１は各端末にどの周波数ユニットを割当てたかの情報を上りリンク割当て情報として多重部２に通知する。この上りリンク割当て情報には全端末に関する周波数ユニットの情報が含まれているものとすると、上りリンク割当て情報は各端末に共通のものが送信される。

多重部２は、通知された上りリンク割当て情報と必要に応じて下りトラヒックを多重化してフォーマット部４に出力する。

伝送モード１（１）では、図７に示したように端末２００からパイロット信号以外の信号は送信されないので、図２の判定部１０の出力は所定のデフォルト値である。

フォーマット部４は、多重部２の出力、パイロット信号処理部３が生成する下りパイロット信号及び上記所定のデフォルト値である判定部１０の出力から所定の送信用フォーマットを生成する。これは例えば図５に示すようなフォーマットであり、この場合Ｐ１〜Ｐ１００にパイロット信号を配置し、Ｔ１〜Ｔ３００はその他の信号を配置する。

フォーマット部４の出力はＯＦＤＭ変調部５でＯＦＤＭ変調され、図示しないアンテナを通して各端末２００に対して下りリンク信号として送信される。基地局１００は上記上りリンク割当て情報を含む下りリンク信号を各端末２００に送信した段階で伝送モード１は終了したものとして伝送モード２に移行する。各端末２００は上記上りリンク割当て情報を含む下りリンク信号を受信した段階で伝送モード１は終了したものと認識し、伝送モード２に移行する。

２．伝送モード２（１）
基地局１００からの下りリンク信号は端末２００において図示しないアンテナを通して受信され、ＯＦＤＭ復調部２１でＯＦＤＭ復調される。ＯＦＤＭ復調された下りリンク信号からデフォーマット部２２で下りトラヒックと上りリンク割当て情報が抽出され、上りリンク割当て情報はフォーマット／伝送モード制御部２５に入力される。ここでフォーマット／伝送モード制御部２５では上りリンク割当て情報により自局に対して指示された周波数ユニットでの送信を開始する。例えば上記伝送モード１（１）で説明した端末Ａであれば図７のように伝送モード２（１）では周波数ユニット４を用いた送信を開始する。ここでは上りトラヒック信号および上りパイロット信号からフォーマット／伝送モード制御部２５で図５に示すような上りフォーマットを生成する。この場合、Ｔ１〜Ｔ３００には上りトラヒック信号を配置し、Ｐ１〜Ｐ１００には３ＴＴＩに１度パイロット信号を配置して基地局１００に向けて送信する。このパイロット信号の送信間隔は上記の通りでなくてもよく、予め決定されているか、通信状況等に応じて変更してもよい。

端末２００から上りパイロット信号および上りトラヒック信号を受信した基地局１００は、伝送モード１（１）の際と同様にＦＤＭＡ復調部６でＦＤＭＡ復調し、その出力をデフォーマット部７に入力する。デフォーマット部７では上りトラヒック信号を抽出すると信号抽出部９に入力する。信号抽出部９では上りトラヒック信号に含まれる制御信号を復号し、この制御信号を用いて上りトラヒック信号に含まれる上りトラヒックを復号する。

判定部１０では、信号抽出部９で復号された上りトラヒックは、端末２００が送信した上りトラヒックを誤りなく受信できたものなのかどうかの判定を行う。この判定には周知のＣＲＣ（Ｃｙｃｒｉｃ Ｒｅｄｕｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）を用いるものとする。これは端末２００側で送信時に上りトラヒックにＣＲＣを付加しておき、基地局１００側で受信した上りトラヒックから生成したＣＲＣと受信したＣＲＣを比較し、一致するかどうかにより判定する方法である。判定部１０は、正しく受信できたと判定した場合はＡＣＫを、正しく受信でなかったと判定した場合にはＮＡＣＫを出力する。

フォーマット部４の出力は図５のフォーマットであり、Ｐ１〜Ｐ１００にパイロット信号、Ｔ１〜Ｔ３００にその他の信号である下りトラヒックおよびＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号（１周波数ユニット毎にＡＣＫまたはＮＡＣＫの一方）を配置し、ＯＦＤＭ変調部５でＯＦＤＭ変調して端末２００に送信する。この信号を受信可否信号と呼ぶことにする。

端末２００は基地局１００から受信可否信号を受信すると、ＯＦＤＭ復調部２１で復調し、デフォーマット部２２でＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を抽出する。フォーマット／伝送モード制御部２５はこのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を受信すると内蔵する図示しないカウンタによりＮＡＣＫの回数をカウントする。このカウンタ（ＮＡＣＫカウンタ）は伝送モードが移行する際にリセットされ、現在の伝送モード２になってから基地局から送信されたＮＡＣＫの回数をカウントする。

以後、この伝送モード２になってからの動作を繰り返し、端末２００のフォーマット／伝送モード制御部２５に内蔵されたＮＡＣＫカウンタは、基地局１００からＮＡＣＫが送信されるたびにインクリメントされ、ＮＡＣＫの数をカウントする。

このＮＡＣＫカウンタには所定の値が予め設定されていて、基地局１００から送信されたＮＡＣＫの数がこの所定値に達すると、カウンタはＮＡＣＫの数が所定値（ＮＡＣＫ上限数）に達したことを示す満了信号を発信し、フォーマット／伝送モード制御部２５は伝送モードを伝送モード１（２）に切替え（図７）、同時にモード切替え要求信号を上りトラヒック信号により基地局１００に対して送信する。

ここでは基地局１００はいずれかの端末からモード切替え要求信号を受信すると、判定部１０がモード切替え要求信号であることを検知し、全端末に対して伝送モード切替え指示信号を送信し、伝送モード１に切替えるように指示する。

なお上記ＮＡＣＫ上限数はシステムにおいて予め固定された値でもまた基地局が指示して決定する値でもよく、さらに端末毎に異なる値としてもよく、ＮＡＣＫ上限数に達する速さの履歴などにより基地局１００が適宜端末毎に決定してもよい。

３．伝送モード２（１）
ここでは端末２００は基地局１００から伝送モード切替え指示信号を受信すると伝送モード１（２）に移行するが、伝送モード２（１）で周波数ユニット４を使用していた場合、伝送モード１（２）ではパイロット信号（ＰＩＬＯＴ）を周波数ユニット５→６→１→２→３→４の順に使用して送信する。伝送間隔は伝送モード１（１）と同じく２ＴＴＩであって、その内１ＴＴＩを伝送時間、残り１ＴＴＩを無伝送時間とするが、この配分はこれに限らない。この間、上りトラヒック信号は伝送モード２（１）と同じく、周波数ユニット４を使用して送信する。この伝送モード２（１）でのフォーマットは図５に示すもので、Ｔ１〜Ｔ３００には上りトラヒック信号を配置し、パイロット信号を送信する際にはＰ１〜Ｐ１００にパイロット信号を配置する。
フォーマット／伝送モード制御部２５は、伝送モード１（１）や伝送モード２（１）と同様にこのフォーマットを図示しないＲＦ（無線周波数）信号への変換手段やアンテナを通して基地局１００に向けて送信する。

基地局１００は、各端末２００から図５のフォーマットで送信されるパイロット信号および上りトラヒック信号を受信し、ＦＤＭＡ復調部６でＦＤＭＡ復調し、デフォーマット部７で上りトラヒック信号と上りパイロット信号（上りＰＩＬＯＴ）を抽出する。上りトラヒックは信号抽出部９で復号され、以後図示しないトラヒック処理手段で所定の処理を受ける。
一方上りパイロット信号はチャネル品質推定部８に入力され、伝送モード１（１）の場合と同様に各端末２００に対する周波数ユニットの割当てを行い、各端末２００に通知する。ここでは端末Ａには周波数ユニット２が割当てられたとする。

４．伝送モード２（２）
周波数ユニット２を割当てられた端末Ａは図７に示すように、上りパイロット信号及び上りトラヒック信号とも、周波数ユニット２を使用して基地局１００に対して送信する。これに対して基地局１００は伝送モード２（１）と同様にＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信し、端末２００はＮＡＣＫが所定回数に達すると次の伝送モード１に移行する。

以後伝送モード１（２）と伝送モード２（２）と同様の動作が繰り返される。伝送モード１がこの発明における周波数ユニット変動伝送モードおよび周波数ユニット変動伝送ステップ、伝送モード２がこの発明における周波数ユニット固定伝送モードおよび周波数ユニット固定伝送ステップに相当する。また上りパイロット信号がこの発明における所定の上り信号、基地局１００における上りパイロット信号のＳ／Ｎがこの発明における基地局側信号品質である。

以上のようにこの実施の形態においては、基地局１００は各端末２００との間で周波数ユニットを順次使用して送信を行い、各端末に適した周波数ユニットを選択し割当てるようにしているので、各端末と良好な通信状態を維持することが可能であり、スループットが向上するという効果がある。また各端末に割当てる周波数ユニットの選択に要する時間を短縮できるという効果がある。

またこの実施の形態においては、複数の端末と基地局との間の通信状態から各端末に周波数ユニットを割当てるので、システム全体のスループットが向上するという効果がある。

以上の例では図７のように、伝送モード１での各周波数ユニットの伝送間隔は２ＴＴＩであって、その内１ＴＴＩが伝送時間、残り１ＴＴＩが無伝送時間としているが、この配分はこれに限られず、たとえば予め基地局１００からの指示などにより決定されるようにしてもよく、伝送モード制御部２０が適宜変更可能としてもよい。また図７の例では端末２００は伝送モード１において周波数ユニット１〜６でそれぞれ１回ずつ送信しているが、各周波数ユニットが複数回ずつ送信するとか、周波数ユニットにより送信回数を変えるようにしてもよく、例えば周波数ユニットの品質の履歴により基地局１００の指示により周波数ユニットにより送信回数を変えるようにしてもよい。この場合も伝送モード制御部２０が周波数ユニット毎の送信回数を適宜変更する。これにより基地局１００と各端末２００の間の通信環境の差や時間変動に対して柔軟に対応することが可能になる。

また以上の例では上りリンク割当て情報には全端末に関する周波数ユニットの情報が含まれているものとしたが、端末毎にその端末に割当てた周波数ユニットに関する情報のみを含むようにしてもよく、この場合は上りリンク割当て情報のデータ量が小さくなる。

また以上の例では、１台でも伝送モード２で受信したＮＡＣＫの数が所定数（ＮＡＣＫ上限数）を超えモード切替え要求信号を送信したら、基地局１００はモード切替え指示信号を各端末に送信し各端末が伝送モード１に移行する例を示したが、所定数の端末からモード切替え要求信号が送信されるまで基地局はモード切替え指示信号を送信せず、所定数の端末がＮＡＣＫ上限数を超えてモード切替え要求信号を送信した後、各端末に対してモード切替え指示信号を送信し、各端末を伝送モード１に移行させるようにしてもよい。この場合、ＮＡＣＫ上限数を超えた端末が使用していた周波数ユニットのみを順次使用してこれらの（ＮＡＣＫ上限数を超えた）端末が伝送モード２で使用する周波数ユニットを決定するようにしてもよい。

また以上の例では、伝送モード２において１台の端末に割当てられる周波数ユニットは１種類（周波数帯域が１種類）である例を示したが、１台の端末に２種類以上の周波数ユニットを割当ててもよい。例えば上記実施の形態では図７のように端末Ａには周波数ユニット４が割当てられているが、他の端末に割当てられていない周波数ユニットの中で端末Ａに適する例えば周波数ユニット３などをさらに割当ててもよい。この場合はさらにスループットが向上するという効果がある。

また以上の例では伝送モード１において６種類の周波数ユニットを用いる例を示したが、基地局と端末の間では７種類以上の周波数ユニットが使用可能なシステムであってその中の６種類のみを使用している状態であってもよく、一般的にＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な通信システムにおいて、上記Ｎ種類の周波数ブロックのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを伝送モード１において順次用いてもよい。

上記列挙した変形例は、他の実施の形態に対しても適宜適用可能である。

実施の形態２．
実施の形態２を図９、図１０を用いて説明する。
上記実施の形態１は伝送モード２において端末２００が基地局１００から所定回数のＮＡＣＫを受信すると伝送モード１に切替えるものであったが、この実施の形態では、伝送モード２に移行してから所定時間が経過すると伝送モード１に切替える例を説明する。

この実施の形態に係る無線通信システム、基地局および端末装置（端末）の構成図はそれぞれ実施の形態１で示した図１、図２、図３と同様であり、また周波数ユニットに関しても図４、図５と同様である。

図９はこの実施の形態における通信システムの状態遷移を示す図であり、伝送モード２に移行後所定時間経過すると伝送モード１に移行することを示している。

図１０における伝送モード１（１）の動作は実施の形態１と同様であり、端末２００が上りパイロット信号（上りＰＩＬＯＴ）を周波数ユニットを順次変えながら基地局１００に伝送し、基地局１００が各端末からのパイロット信号の品質（Ｓ／Ｎ）によって各端末に割当てる周波数ユニットを決定する。
実施の形態１と同様に、基地局１００は端末２００毎に上りリンク割当て情報を含む信号を各端末２００に送信した段階で伝送モード１は終了したものと認識し、伝送モード２に移行する。各端末２００は、上記上りリンク割当て情報を含む信号を受信した段階で伝送モード１は終了したものと認識し、伝送モード２に移行する。

伝送モード２（１）に移行すると、端末２００は割当てられた周波数ユニットでのパイロット信号および上りトラヒックの送信を開始するが、この実施の形態においてはフォーマット／伝送モード制御部２５に図示しないタイマが備えられ、伝送モード２（１）に移行してからの経過時間の測定を開始する。この経過時間が予め定められた時間に達すると、タイマは経過時間が予め定められた時間に達したことを示す満了信号を発信し、フォーマット／伝送モード制御部２５は伝送モードを伝送モード１（２）に切替える（図７）。

伝送モード１（２）の動作は実施の形態１と同様であり、端末２００は順次周波数ユニットを変更しながら上りパイロット信号を送信するとともに、上りトラヒック信号を伝送モード２（１）と同じ周波数ユニットによって送信する。そして基地局１００が各端末からのパイロット信号の品質（Ｓ／Ｎ）によって各端末に割当てる周波数ユニットを決定する。基地局１００は端末２００毎に割当てられた周波数ユニットの番号（端末固有割り当て情報）を含む信号を各端末２００に送信した段階で伝送モード１は終了したものと認識し、伝送モード２に移行する。各端末２００は、上記端末固有割り当て情報を含む信号を受信した段階で伝送モード１は終了したものと認識し、伝送モード２（２）に移行する。
以後伝送モード２（２）と電力１（２）の繰り返しとなる。

この実施の形態２においては、伝送モード２に移行してからの経過時間でモードを切替えるようにしているので、端末および基地局から発信するモード切替え要求信号およびモード切替え指示信号を使用しなくてもすべての端末２００で同時に切替えを行うことが可能となり、基地局および端末の構成および制御が容易になるという効果がある。

またこの実施の形態２においても、フォーマット／伝送モード制御部２５にタイマーの他に実施の形態１と同様のＮＡＣＫカウンタを設け、伝送モード２に移行後所定時間経過してもＮＡＣＫカウンタの値が所定数に達していない場合はタイマーとＮＡＣＫカウンタをリセットし、再度伝送モード２による伝送を開始するようにしてもよい。このようにすることにより、ＮＡＣＫの発生頻度が小さい周波数ユニットを使用しつづけることが可能になるので、基地局と端末とは良好な通信状態を維持することが可能となり、スループットが向上するという効果がある。

実施の形態３．
実施の形態３を図１１〜図１３を用いて説明する。
上記実施の形態１、２は上りパイロット信号の品質を用いて基地局で周波数ユニットの割当てを行う例を示したが、この実施の形態では下り信号のチャネル品質について端末から通知を受け、そのチャネル品質に基づいて上りリンク割当てを行う例を示す。

図１１はこの実施の形態における基地局１００の構成図、図１２はこの実施の形態における端末２００の構成図、図１３はこの実施の形態における各伝送モードにおける下りパイロット信号と上りトラヒック信号を説明する図である。図１３には下りトラヒック信号と上りパイロット信号は省略してある。図１１の基地局１００の構成図、図１２の端末２００の構成図は実施の形態１で説明した図２、図３とそれぞれ類似であるが、図１１においては、図２のチャネル品質推定部８が削除されており、またデフォーマット部７の出力にチャネル品質情報であるＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が付加されている。また図１２においては、図３のデフォーマット部２２の出力に下りパイロット信号（下りＰＩＬＯＴ）が付加され、これを入力とするチャネル品質推定部３１が付加されている。その他相当部分には同一符号を付して、説明を省略する。周波数ユニットおよび伝送フォーマットの構成も図４、図５と同様である。

この実施の形態３では、図１３のように通信が開始されると第１回目の伝送モード３（伝送モード３（１））に入る。伝送モード３では基地局１００のパイロット信号処理部３で生成された下りパイロット信号（下りＰＩＬＯＴ）がフォーマット部４、ＯＦＤＭ変調部５を経由し、周波数ユニット１〜６（Ｆｕｎｉｔ１〜６）を順次用いて各端末２００に対して送信される。

これに対して、端末２００では受信した各周波数ユニットの下りパイロット信号からそのチャネル品質を示すＣＱＩを生成し、生成した各周波数ユニット毎のＣＱＩをデフォルトの周波数ユニット（図１３では周波数ユニット１）を用いて上りトラヒック信号として送信する。
具体的には、基地局１００から受信した信号をＯＦＤＭ復調部２１で復調した後、デフォーマット部２２で下りパイロット信号を抽出し、チャネル品質推定部３１に入力する。チャネル品質推定部３１は実施の形態１で基地局１００のチャネル品質推定部８の動作として説明したのと同様に、入力されたパイロット信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）を求める。Ｓ／Ｎの算出法としては、１つの周波数ユニットＦｕｎｉｔ毎にその長さである1ＴＴＩ（０．５ｍｓ）内でのパイロット信号の振幅の平均値をＳ、振幅の標準偏差をＮとしてその比を取る。このＳ／Ｎから周知の手順、例えば３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ−ＷＧ１ ＨＳＤＰＡ Ｒ１−０２−０６７５に示されている手順により、ＣＱＩを算出する。

チャネル品質推定部３１でチャネル品質として算出されたＣＱＩはフォーマット／伝送モード制御部２５に入力され、前述のようにデフォルトの周波数ユニットである周波数ユニット１により基地局１００に通知される。

基地局１００はすべての端末２００からの各周波数ユニットのＣＱＩをＦＤＭＡ復調部６、デフォーマット部７を通して抽出し、スケジューラ１に入力する。
端末２００として端末Ａ、Ｂ、Ｃの３台を対象に各周波数ユニットＦｕｎｉｔ１〜Ｆｕｎｉｔ６のＣＱＩを算出した結果、図１４のようになったとすると、すべての端末Ａ、Ｂ、Ｃに関する周波数ユニットＦｕｎｉｔ１〜Ｆｕｎｉｔ６でのパイロット信号のＣＱＩがスケジューラ１に通知される。図１４は実施の形態１で説明した図８のＳ／ＮをＣＱＩに置換したものと見なすことができる。

スケジューラ１はＣＱＩを受信すると各周波数ユニットに対して最適な端末２００を抽出する。周波数ユニット１に対して最適なのはＣＱＩが２５である端末Ｂ、周波数ユニット２に対してはＣＱＩが３０である端末Ｃというように、図１４の枠内下部に示したように、周波数ユニット１〜６に対して最適な端末２００を抽出する。

図１４の場合、端末Ｂが最適として抽出された周波数ユニットが周波数ユニット１、５、６の３個、端末Ｃが最適として抽出された周波数ユニットが周波数ユニット２、３の２個あるので、端末Ｂ、Ｃに割当てる周波数ユニットを選択する必要がある。端末Ｂに対しては、周波数ユニット１、５、６のなかでＳ／Ｎが最も良かった周波数ユニット５を最優先とし、次いで周波数ユニット１、６の順とする。同様に端末Ｃに対しても周波数ユニット２、３の順に優先順位をつける。
ここでは、各端末２００に対して１個ずつの周波数ユニットを割当てるものとして、端末Ａには周波数ユニット４、端末Ｂに対しては周波数ユニット５、端末Ｃに対しては周波数ユニット２を割当てる。スケジューラ１はこの端末と端末に割当てた周波数ユニットの組合せを上りリンク割当て情報として多重部２に通知し、フォーマット部４、ＯＦＤＭ変調部５を介して各端末２００に通知する。

以後実施の形態１における伝送モード２（１）と同様に各端末は割り当てられた周波数ユニットを用いて上りトラヒックを送信し、所定数のＮＡＣＫを受信した場合にモード切替え要求信号を上りトラヒックにより基地局１００に対して送信する。これにより基地局１００は２回目の伝送モード３（伝送モード３（２））に移行するよう全端末に対して伝送モード切替え指示信号を送信し、以後伝送モード３と伝送モード４との間で交互に移行するという動作を繰り返す。

伝送モード３がこの発明における周波数ユニット変動伝送モードおよび周波数ユニット変動伝送ステップ、伝送モード４がこの発明における周波数ユニット固定伝送モードおよび周波数ユニット固定伝送ステップに相当する。また下りパイロット信号がこの発明における所定の下り信号、端末２００における下りパイロット信号のＣＱＩがこの発明における端末側信号品質である。

以上の実施の形態によれば、基地局１００は端末２００から下りチャネルのＣＱＩを利用して上りチャネルの割当てを行うので、基地局における処理の負荷が減るという効果がある。
特に、ＴＤＤ方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ方式＝上りリンクと下りリンクの周波数が同一で、上りリンクと下りリンクを時分割送信する方式）の場合は上りリンクと下りリンクの品質が一致するので、この実施の形態は有効である。
またパスロスやシャドウイングは上りリンクと下りリンクでほぼ一致するためＦＤＤ方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ方式＝上りリンクと下りリンクの周波数が異なる方式）であっても簡易的に上りスケジューリングを行うためには有効である。

なお上記の実施の形態においては伝送モード４は端末が所定回数のＮＡＣＫを受信した場合に伝送モード３に移行する例を示したが、実施の形態２の伝送モード２と同様に伝送モード４に移行してから所定の時間が経過したら伝送モード３に移行するようにしてもよい。

またこの実施の形態における伝送モード３（１）を用いて上りの周波数ユニットを決定し、以後は実施の形態１または実施の形態２の伝送モード２（１）からの動作を行うようにしてもよく、適宜実施の形態１〜３の各モードを混在させて使用してもよい。

以上のように、本発明に係る通信方法は、複数の周波数帯域を用いて基地局と端末装置とが通信を行う通信方法として有用であり、特に端末装置が使用する周波数帯域を指示する通信方法に適している。

この発明に係る無線通信システムの構成図。 実施の形態１、２に係る基地局の構成図。 実施の形態１、２に係る端末装置の構成図。 この発明に係る周波数ユニットを説明する図。 この発明に係る周波数ユニットの構成図。 実施の形態１に係る状態遷移図。 実施の形態１に係る上りリンク伝送を説明する図。 実施の形態１、２に係る各端末装置における周波数ユニット毎のＳ／Ｎの例を示す図。 実施の形態２に係る状態遷移図。 実施の形態２に係る上りリンク伝送を説明する図。 実施の形態３に係る基地局の構成図。 実施の形態３に係る端末装置の構成図。 実施の形態３に係る各伝送モードにおける下りパイロット信号と上りトラヒックを示すず。 実施の形態１、２に係る各端末装置における周波数ユニット毎のＣＱＩの例を示す図。

符号の説明

１ スケジューラ、 ２ 多重部、 ３ パイロット信号処理部、 ４ フォーマット部、 ５ ＯＦＤＭ変調部、 ６ ＦＤＭＡ復調部、 ７ デフォーマット部、 ８ チャネル品質推定部、 ９ 信号抽出部、 １０ 判定部、 ２１ ＯＦＤＭ復調部、 ２２ デフォーマット部、 ２３ 下りトラヒック処理部、 ２４ 上り信号生成部、 ２５ フォーマット／伝送モード制御部、 ３１ チャネル品質推定部、 １００ 基地局、 ２００a〜２００ｎ 端末装置Ａ〜端末装置Ｎ。

Claims (14)

1. 基地局との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な端末装置であって、
   上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記基地局に所定の上り信号を送信する周波数ユニット変動伝送モードと、
   上記基地局が受信した上記所定の上り信号の信号品質である基地局側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記基地局と通信を行う周波数ユニット固定伝送モードと、
   により通信を行うように構成されたことを特徴とする端末装置。
2. 基地局との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な端末装置であって、
   上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記基地局が送信する所定の下り信号を受信し、該受信した所定の下り信号の信号品質である端末側信号品質を算出する周波数ユニット変動伝送モードと、
   上記上記端末側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記基地局と通信を行う周波数ユニット固定伝送モードと、
   により通信を行うように構成されたことを特徴とする端末装置。
3. 上記周波数ユニット固定伝送モードから周波数ユニット変動伝送モードへの切り替え動作は、上記周波数ユニット固定伝送モードに移行した後に当該端末装置が送信した信号に対して上記基地局から受信したＮＡＣＫ信号の回数に基づいて実行される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端末装置。
4. 上記周波数ユニット固定伝送モードから周波数ユニット変動伝送モードへの切り替え動作は、上記周波数ユニット固定伝送モードに移行してからの経過時間に基づいて実行される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端末装置。
5. 端末装置との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な基地局であって、
   上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記端末装置が送信する所定の上り信号を受信する周波数ユニット変動伝送モードと、
   上記受信した所定の上り信号の信号品質である基地局側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記端末装置と通信を行う周波数ユニット固定伝送モードと、
   により通信を行うように構成されたことを特徴とする基地局。
6. 端末装置との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な基地局であって、
   上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて所定の下り信号を送信し、該送信した所定の下り信号の上記端末装置における信号品質である端末側信号品質について上記端末装置から通知を受ける周波数ユニット変動伝送モードと、
   上記通知された端末側同期信号品質に基づいて上記Ｍ種類の周波数ユニットのうちの特定の周波数ユニットを選択し、該選択した特定の周波数ユニットを用いて上記端末装置と通信を行う周波数ユニット固定伝送モードと、
   により通信を行うように構成されたことを特徴とする基地局。
7. 上記周波数ユニット固定伝送モードから周波数ユニット変動伝送モードへの切り替え動作は、上記周波数ユニット固定伝送モードに移行した後に上記端末装置が送信した信号に対して当該基地局から受信したＮＡＣＫ信号の回数に基づいて実行される
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の基地局。
8. 上記周波数ユニット固定伝送モードから周波数ユニット変動伝送モードへの切り替え動作は、上記周波数ユニット固定伝送モードに移行してからの経過時間に基づいて実行される
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の基地局。
9. 請求項１に記載の端末装置および請求項５に記載の基地局を備えることを特徴とする無線通信システム。
10. 請求項２に記載の端末装置および請求項６に記載の基地局を備えることを特徴とする無線通信システム。
11. 基地局との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な端末装置における無線通信方法であって、
    上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記基地局に所定の上り信号を送信する周波数ユニット変動伝送ステップと、
    上記基地局が受信した上記所定の上り信号の信号品質である基地局側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記基地局と通信を行う周波数ユニット固定伝送ステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信方法。
12. 基地局との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な端末装置における無線通信方法であって、
    上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記基地局が送信する所定の下り信号を受信し、該受信した所定の下り信号の信号品質である端末側同期信号品質を算出する周波数ユニット変動伝送ステップと、
    上記端末側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記基地局と通信を行う周波数ユニット固定伝送ステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信方法。
13. 端末装置との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な基地局における無線通信方法であって、
    上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて上記端末装置が送信する所定の上り信号を受信する周波数ユニット変動伝送ステップと、
    上記受信した所定の上り信号の信号品質である基地局側信号品質に基づいて選択された上記Ｍ種類のうちの特定の周波数ユニットを用いて上記端末装置と通信を行う周波数ユニット固定伝送ステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信方法。
14. 端末装置との通信においてそれぞれが所定の周波数帯域を持つＮ種類（Ｎ≧２）の周波数ユニットを利用可能な基地局における無線通信方法であって、
    上記Ｎ種類の周波数ユニットのうちのＭ種類（Ｎ≧Ｍ≧２）の周波数ユニットを順次用いて所定の下り信号を送信し、該送信した所定の下り信号の上記端末装置における信号品質である端末側信号品質について上記端末装置から通知を受ける周波数ユニット変動伝送ステップと、
    上記通知された端末側信号品質に基づいて上記Ｍ種類の周波数ユニットのうちの特定の周波数ユニットを選択し、該選択した特定の周波数ユニットを用いて上記端末装置と通信を行う周波数ユニット固定伝送ステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信方法。

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